package data.structures.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * 环形队列实现
 * 1.  front 变量的含义做一个调整： front 就指向队列的第一个元素, 也就是说 arr[front] 就是队列的第一个元素
 * front 的初始值 = 0
 * 2.  rear 变量的含义做一个调整：rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置. 因为希望空出一个空间做为约定.
 * rear 的初始值 = 0
 * 3. 当队列满时，条件是  (rear  + 1) % maxSize == front 【满】
 * 4. 对队列为空的条件， rear == front 空
 * 5. 当我们这样分析， 队列中有效的数据的个数   (rear + maxSize - front) % maxSize   // rear = 1 front = 0
 *
 *
 * 取出元素： front = （front + 1）% maxsize
 * 增加元素： rear = (rear+1) % maxsize
 * 判断环形队列是否为空：front == rear
 * 环形队列有效数据长度： （rear - front + maxsize）% maxsize
 *
 */
public class CircleArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //创建一个数组队列
        CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(5);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        char key = ' ';
        boolean flag = true;

        while (flag) {
            System.out.println("s(show): 显示队列");
            System.out.println("e(exit): 退出程序");
            System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
            System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
            System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
            switch (key) {
                case 's':
                    try {
                        queue.showQueue();
                        System.out.println();
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("队列空，不能取数据! ");
                    }
                    break;
                case 'a':
                    System.out.print("输出一个数:");
                    int anInt = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(anInt);
                    break;
                case 'g':

                    try {
                        int queueQueue = queue.getQueue();
                        System.out.println("取出的数据为： " + queueQueue);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("队列空，不能取数据! ");
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int queueQueue = queue.getHeadQueue();
                        System.out.println("查看队列头的数据为： " + queueQueue);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("队列空，不能取数据! ");
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    flag = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序结束~~");


    }

}

/**
 * 创建环形队列
 */
class CircleArrayQueue{
    //表示数组队列最大容量
    private int maxSize;
    //队列头，表示队列的第一个元素
    private int front;
    //队列尾，表示队列的最后一个元素的后一位
    private int rear;
    //数组队列
    private int[] arr;

    public CircleArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        this.front = 0;
        this.rear = 0;
        this.arr = new int[maxSize];
    }


    /**
     * 判断队列是否满
     */
    public boolean isFull(){
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    /**
     * 判断队列是否为空
     */
    public boolean isEmpty() {
        return front == rear;
    }

    /**
     * 添加数据到队列
     * @param a 数据
     */
    public void addQueue(int a) {
        //判断队列是否已满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满，不能加入数据~");
            return;
        }
        //rear表示最后一个元素的后一个位置
        arr[rear] = a;
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    /**
     * 获取队列的数据(头队列), 出队列
     */
    public int getQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据!");
        }
        // 1. 先把 front 对应的值保留到一个临时变量
        // 2. 将 front 后移, 考虑取模
        // 3. 将临时保存的变量返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    /**
     * 展示队列所有数据
     */
    public void showQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据!");
        }
        //从 front 开始遍历，遍历多少个元素
        for (int i = front; i < front + getSize(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize,arr[i % maxSize]);
        }
    }

    /**
     * 求出当前队列有效数据的个数
     */
    public int getSize() {

        return (rear + maxSize -front) % maxSize;
    }

    /**
     * 显示队列的头数据， 注意不是取出数据
     */
    public int getHeadQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据!");
        }
        return arr[front];
    }

}
